Открытый урок по биологии
учебно-методический материал на тему

Программа урока по теме:  «Селекция растений и животных»

I) Селекция;  порода, сорт (стр.179).

II)  Повторение: А) основных понятий:

Б) Решить задачу и ответить  на вопросы:

1. В стаде все коровы красной масти, бык имел черную окраску шерсти. Телята появились все черные.  Какими будут телята, полученные при скрещивании черных телят между собой?

Запишите схему скрещивания; укажите доминантный и рецессивный признаки. Какой закон проявился в этом случае?

III Изучение нового материала:

 История селекции: 1)  Вклад Н.И.Вавилова в развитие селекции; а) годы деятельности б) основные труды

2) Центры происхождения культурных растений: стр. 178

Селекция растений: 

   1) Основные методы селекции растений:  а) отбор, виды; б)гибридизация, виды; в)гетерозис; г)полиплоидия.                

2) И.В. Мичурин, его метод.

Селекция животных: 

1) Особенности.

2)  Основные методы селекции животных:  а) отбор, виды; б)гибридизация, виды; в)гетерозис;    

4) Примеры селекции животных.

. IV Закрепление изученного материала:

1) 1) Что важно учитывать при селекции растений?

2) Чем объясняются особенности селекции животных?

3) Как объяснить выражение Н.И Вавилова: «селекция представляет собой эволюцию, направленную волей человека»?

4) «Плодоводы будут правильно действовать в тех случаях, если они будут следовать моему постоянному правилу: Мы не можем ждать милостей от природы; взять их у нее — наша задача» - как вы понимаете это высказывание И.В.Мичурина?

5) Почему выведение новых и улучшение существующих пород и сортов является важным государственным делом?

V Задание на дом: Один из ведущих конструкторов сельскохозяйственных растений, лауреат Нобелевской премии Н.Берлоут сказал, что селекция одержала временную победу в борьбе человека с голодом. Если вести эту борьбу до конца, то селекция обеспечит достаточное количество продуктов питания. Подготовить сообщения, презентации.

Кроссворд: ответив на вопросы, вы получите ключевое слово, обозначающее основной метод селекции.

1.Наука, занимающаяся созданием новых и улучшением существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов.

2.Совокупность особей животных, искусственно созданная человеком.

3. Наука о наследственности и изменчивости организмов.

4.Русский селекционер, плодовод.

5.Его имя носит ВИР (Всесоюзный институт растениеводства).

6. Способ размножения плодовых растений.

7. Гибридная сила.

Фамилия студента________________________

Решение задачи:

Селекция растений:  1) Основные методы селекции растений: 

 а) отбор: укажите названия видов отбора,

примеры:

б) гибридизация, виды; биологический смысл;

примеры:

в)гетерозис -? Примеры:

г)полиплоидия -? Примеры:    

2) И.В. Мичурин, его метод.

Селекция животных: 

1. Особенности: а)

б)                                         в)                                         г)

2)  Основные методы селекции животных:  а) отбор виды:

Примеры:

 б)гибридизация,

 виды;

в)гетерозис - ?; примеры:  

4) Примеры селекции животных. Заполните таблицу:

Содержание урока:

История селекции:

 Более 10 тыс. лет назад человечество перешло к оседлому образу жизни и оказалось в полной зависимости от ограниченного числа видов растений и животных, которые оно могло использовать в качестве пищевых и хозяйственных ресурсов. Возникла насущная проблема улучшать качества культивируемых растений и домашних животных, то есть заниматься селекцией.

Первоначально в основе селекции лежал искусственный отбор, когда человек отбирает растения или животных с интересующими его признаками. До XVI—XVII веков отбор происходил бессознательно: то есть человек, например, отбирал для посева лучшие, самые крупные семена пшеницы, не задумываясь о том, что он изменяет растения в нужном ему направлении.

Для животных, например, первым условием, а вместе с тем и показателем одомашнивания было создание (путем отбора) особей, способных к контактам с человеком, к сосуществованию с ним. Иначе говоря, человек изменял поведение животных, превращая из диких в домашних. В условиях естественной природы культурные, то есть одомашненные, формы существовать не могут.

Уже на первых этапах процесс одомашнивания вызвал резкое повышение изменчивости животных и растений, что создало предпосылки для успешного осуществления искусственного отбора. В результате между породами современных домашних животных и сортами растений возникли большие различия.

Первые попытки одомашнивания животных и растений предпринимались людьми еще за 20-30 тыс. до нашей эры. Одомашнивание животных началось, вероятно, со случайного выращивания диких животных человеком .Некоторые из этих животных могли существовать в контакте с человеком и начали размножаться в условиях, созданных для них. Так начался первый этап одомашнивания. Широкое одомашнивание начинается с 8-7 тыс. до нашей эры. Именно тогда человек вовлек в культуру подавляющее большинство животных и растений.

Вывод: первые попытки человека были основаны на бессознательном искусственном отборе по внешним признакам - генотипу.

Биография Н.И.Вавилова Вавилов Николай Иванович (1887—1943), русский биолог, генетик, растениевод, один из организаторов сельскохозяйственной науки в СССР.

Жизнь Н.И. Вавилова, еще в юности определившего свой путь, показала, что благородное стремление служить Родине, науке, в которой «цель и жизнь», позволяет преодолевать все трудности, делать, казалось бы, невозможное. «Наша жизнь коротка — надо спешить» — эти часто повторявшиеся Н.И. Вавиловым слова могут служить девизом всей его жизни, пронизанной неустанным творческим горением и энтузиазмом. По свидетельствам ближайших сотрудников, общавшихся с Н.И. Вавиловым длительное время, он обладал совершенно феноменальной работоспособностью. Его рабочий день, расписанный, по его выражению, по «получасам», продолжался обычно 16–18 часов в сутки. 

Центры происхождения культурных растений:

Совершив многочисленные экспедиции по всему миру, Вавилов  с коллегами обнаружил, что в определенных районах земного шара сконцентрировано наибольшее разнообразие сортов того или иного культурного растения и сделал вывод о том, что эти районы являются центрами происхождения данной культуры и, как правило, связаны с древними очагами земледельческих цивилизаций.

Вавилов выделил семь основных таких центров; из собранных материалов создана богатейшая коллекция культурных растений мира, которая все время пополняется. Находится она в ВИРе (Всесоюзный институт растениеводства) в Санкт-Петербурге и носит имя Н.И.Вавилова (в период блокады Ленинграда коллекция была сохранена в настоящее время насчитывает более 300тыс. видов, сортов и форм.

Селекция растений:

Основные методы: 

1) Отбор:

Массовый отбор – используется в растениеводстве при работе с перекрестноопыляемыми растениями (рожь, кукуруза, подсолнечник и др.) В этом случае сорт представляет популяцию, состоящую из гетерозиготных особей и каждое семя обладает уникальным генотипом. С помощью массового отбора сохраняются и улучшаются сортовые качества, но результаты отбора неустойчивы в силу случайного перекрестного опыления. Индивидуальный отбор применяют при селекции самоопыляемых растений (пшеница, ячмень,горох). Направлен на плучение отдельных особей или нскольких гозиготных чистых линий.

Естественный отбор вид отбора играет в селекции определяющую роль. На любое растение в течение его жизни действует комплекс факторов окружающей среды, и оно должно быть устойчивым к вредителям и болезням, приспособлено к определенному температурному и водному режиму.

Вывод: отбор – основа  выведения нового сорта или гибрида, отвечающих различным хозяйственно-экономическим целям.

 2) Гибридизация – скрещивание, метод увеличения разнообразия материала для последующих отборов.

 Внутривидовая гибридизация - скрещивание особей одного вида, обладающих определенными свойствами, с целью получения потомства с максимальным проявлением этих качеств.

Инбридинг (инцухт) -  близкородственное скрещивание , имеет место место при самоопылении перекрестноопыляемых растений. При близкородственном скрещивании (или самоопылении у растений) может возникать депрессия: уменьшение урожайности растительных культур, измельчание животных, возникновение аномалий и уродств. Это объясняется гомозиготностью по вредным рецессивным генам.

Гетерозис («гибридная сила») — явление, при котором гибриды по ряду признаков и свойств превосходят родительские формы. Гетерозис характерен для гибридов первого поколения. Получаются более крупные плоды, цветы. первое гибридное поколение дает прибавку урожая до 30%. В последующих поколениях его эффект ослабляется и исчезает.

Полиплоидия – кратное увеличение числа хромосом (больше двух полных наборов хромосом). Полиплоиды обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена, более устойчивы к действию неблагоприятных факторов. Многие культуры представляют собой естественные полиплоиды: пшеница, картофель,овес. Выведены сорта полиплоидной гречихи, сахарной свеклы.

Классическим способом получения полиплоидов является обработка проростков колхицином. Это вещество блокирует образование микротрубочек веретена деления при митозе, в клетках удваивается набор хромосом, клетки становятся тетраплоидными.

Фильм «Создание межвидовых гибридов"

Отдаленная гибридизация  - это скрещивание растений, относящихся к разным видам. Отдаленные гибриды обычно стерильны, так как у них нарушается мейоз (два гаплоидных набора хромосом разных видов не могут конъюгировать) и, следовательно не образуются гаметы.

Методика преодоления бесплодия у отдаленных гибридов была разработана в 1924 году советским ученым Г.Д. Карпеченко. Он поступил следующим образом. Вначале скрестил редьку (2n = 18) и капусту (2n = 18). Диплоидный набор гибрида был равен 18 хромосомам, из которых 9 хромосом были «редечными» и 9 — «капустными». Полученный капустно-редечный гибрид был стерильным, поскольку во время мейоза «редечные» и «капустные» хромосомы не конъюгировали.

Далее с помощью колхицина Г.Д. Карпеченко удвоил хромосомный набор гибрида, полиплоид стал иметь 36 хромосом, при мейозе «редечные» (9 + 9) хромосомы конъюгировали с «редечными», «капустные» (9 + 9) с «капустными». Плодовитость была восстановлена. Таким способом были получены пшенично-ржаные гибриды (тритикале), пшенично-пырейные гибриды и др. Эти гибриды устойчивы к неблагоприятным почвенно-климатическим условиям и  болезням.

И.В.Мичурин

 Мичурин Иван Владимирович (1855-1935) вошел в историю науки, как величайший русский селекционер, садовод-генетик. В 1923 Совнарком РСФСР признал опытный питомник Мичурина учреждением, имеющим государственное значение. На его базе была организована Селекционно-генетическая станция плодово-ягодных культур, позднее реорганизованная в Центральную генетическую лабораторию им. И. В. Мичурина.  Вся биография  Ивана Владимировича Мичурина - огромный вклад в развитие генетики и ягодных культур. Ученый проводил опыты по искусственной полиплодии, изучая наследственность в связи с внешними условиями, создал учение о доминантности, обосновал возможность изменения генотипа под влиянием внешних условий; создал теорию подбора исходных форм для скрещивания

  Небольшая историческая справка – лишь краткая биография Мичурина Ивана Владимировича.  Родился  ученый в1855году в поместье Вершина около села Долгого Рязанской губернии. Ученый Мичурин Иван Владимирович воспитывался в семье мелкопоместного дворянина. Мичурин с раннего детства любил природу и свой сад: «Я, как помню себя, всегда и всецело был поглощен только одним стремлением к занятиям выращивать те или другие растения, и настолько сильно было такое увлечение, что я почти даже не замечал многих остальных деталей жизни». После окончания Пронского уездного училища Мичурин поступил в Рязанскую гимназию, но пробыл там недолго. Разорение семьи скорректировало его планы. В 1873  он поступил конторщиком на железнодорожную станцию. Изучил телеграфные, сигнальные аппараты и стал заниматься их ремонтом, а позднее открыл часовую мастерскую. В 1875 Мичурин создал опытно-гибридизационный питомник в г. Козлове Тамбовской губернии, и всю жизнь занимался созданием новых сортов плодово-ягодных культур. В 1912 Мичурин был награжден орденом св. Анны 3-й степени. В 1913 отказался от предложения Департамента земледелия США переехать в Америку или продать свою коллекцию растений. Принял Советскую власть, получил поддержку от Советского правительства и продолжил плодотворную работу. Мичурин утверждал: «Мы не можем ждать милостей от природы. Взять их у нее - наша задача». Мичурин  стремился помочь природе ускорить естественный отбор.

Талантливый экспериментатор, почетный член Академии Наук СССР, Мичурин вошел в науку как создатель свыше 300 видов растений.  

Метод ментора (воспитателя) скрещивание географически отдаленных форм. С помощью метода ментора И.В. Мичурин добивался изменения свойств гибрида в нужную сторону. Например, если у гибрида нужно было улучшить вкусовые качества, в его крону прививались черенки с родительского организма, имеющего хорошие вкусовые качества, или гибридное растение прививали на подвой, в сторону которого нужно было изменить качества гибрида. И.В. Мичурин указывал на возможность управления доминированием определенных признаков при развитии гибрида. Для этого на ранних стадиях развития необходимо воздействие определенными внешними факторами. Например, если гибриды выращивать в открытом грунте, на бедных почвах повышается их морозостойкость.

Селекция животных:

1)Внутривидовая гибридизация (инбридинг (инцухт) -   -  родственные скрещивания (отец-дочь; мать-сын; двоюродные брат и сестра и др.)  – повышение гомозиготности, способствующее закреплению выдающихся качеств отдельных особей, но со временем ведет к ослаблению организмов.

Известный ученый и селекционер М.Ф.Иванов создал белую породу

Инбридинг

Инбридинг (от англ. in — «внутри» и breeding — «разведение») — это скрещивание близкородственных форм в пределах одной популяции организмов (животных или растений).

Этот метод часто используется в селекции птиц (в том числе и для волнистых попугаев) для получения однородных и устойчивых признаков. Однако инбридинг может применяться только как временная мера. Несколько поколений, полученных методом инбридинга, называются инбредной линией, которая является разновидностью внутри породы

Методы селекции животных. Хорошим примером может служить выведенная академиком М.Ф.Ивановым порода свиней — украинская белая степная. При создании этой породы использовались свиноматки местных украинских свиней с небольшой массой и невысоким качеством мяса и сала, но хорошо приспособленных к местным условиям. Самцами-производителями были хряки белой английской породы. Гибридное потомство содержало 50% генов местной породы и 50% — белой английской и вновь было скрещено с английскими хряками. В потомстве осталось около 25% генов местной породы, в нескольких поколениях применялся инбридинг, были получены различные линии.